Фундамент для уникальных сооружений и способ его возведения

 

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению плитных монолитных фундаментов под уникальные сооружения большой площади. Новым в фундаменте является то, что плита выполнена в виде соединенных встык захваток монолитного бетона класса не ниже В 40, марки по водонепроницаемости не ниже W 12 и тепловыделением не более 20 тыс. ккал/м из смеси подвижностью 18-24 см и армирована верхними, нижними и средними ярусами сеток, расстояние между соседними стыками стержней сеток не менее 1,5 длины нахлестки, а расстояние между стыком стержней сеток и технологическим стыком захваток не менее длины нахлестки стержней. Новым в способе является то, что на основании сначала раскладывают арматурные стержни в двух взаимно перпендикулярных направлениях, монтируют сетчатую опалубку на захватку и вяжут сетки нижнего, среднего и верхнего ярусов, скрепляя их вертикальными каркасами, затем в опалубку укладывают бетонную смесь подвижностью 18-24 см следующего состава, мас.%: цемент 12,5-14,5; заполнитель 70,5-78,5; модификатор на основе микрокремнезема, золы-уноса, пластификатора и регулятора твердения 0,5-2,0; вода остальное. Технический результат изобретения состоит в упрощении возведения монолитного массивного фундамента и исключении устройства температурных швов за счет подбора оптимального армирования и состава бетонной смеси для непрерывной технологии монолитного бетонирования массива захватки объемом до 1800 м³. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению плитных монолитных фундаментов под уникальные сооружения большой площади.

Известны монолитные железобетонные фундаменты, возводимые под уникальные сооружения, в виде железобетонных плит армированных специальной арматурой /1/.

Недостатками известных конструкций и методов возведения фундамента являются значительные трудовые затраты, низкая оборачиваемость опалубки, сложность обеспечения твердения бетона, особенно в зимний период времени, и большая продолжительность работ.

Наиболее близкой является конструкция монолитной бетонной фундаментной плиты, армированной верхним и нижним ярусами сеток, уложенных с зазором и смещенных относительно друг друга на 0,45-0,55 длины сетки, и вертикальными каркасами /2/.

Недостатками такой конструкции являются трудности при бетонировании массивных фундаментов (блоков) большой площади и возникновение трещин в температурных швах, длительность и трудоемкость возведения фундамента из-за сложности подбора состава бетонной смеси с оптимальной жизнеспособностью и удобоукладываемостью для бетонирования густоармированных конструкций больших объемов.

Известен способ возведения монолитной фундаментной плиты повышенной прочности, включающий монтаж опалубки захватки, установку арматурного каркаса, укладку бетонной смеси в опалубку, твердение, распалубку, и последующее последовательное бетонирование смежных захваток с образованием технологических стыков путем заполнения зазоров между захватками бетоном на напрягающем цементе /3/.

Недостатками известного способа являются трудоемкость изготовления единого арматурного каркаса для фундамента большой площади, необходимость укладки слоев бетонной смеси разных марок, а также трудность бетонирования большого массива из-за значительного тепловыделения высокопрочного бетона и густоты армирования.

Техническая задача заключается в упрощении возведения монолитного массивного фундамента и исключении устройства температурных швов за счет подбора оптимального армирования и состава бетонной смеси для непрерывной технологии монолитного бетонирования массива захватки объемом до 1800 ³.

Поставленная задача решается таким образом, что в фундаменте, включающем монолитную бетонную плиту, армированную ярусами сеток и вертикальными каркасами, согласно изобретению плита выполнена в виде соединенных встык захваток монолитного бетона класса не ниже В 40, марки по водонепроницаемости не ниже W12 и тепловыделением не более 20 тыс. ккал/м³ из смеси подвижностью 18-24 см и армирована верхними, нижними и средними ярусами сеток, уложенных попарно внахлестку, причем шаг стержней наружных сеток ярусов равен половине шага стержней внутренних сеток, расстояние между соседними стыками стержней сеток не менее 1,5 длины нахлестки, а между стыком стержней сеток и технологическим стыком захваток не менее длины нахлестки стержней.

В способе возведения фундамента, включающем монтаж опалубки, раскладку арматуры, укладку бетонной смеси на захватку, твердение, распалубку и последующее последовательное бетонирование смежных захваток с образованием технологических стыков, согласно изобретению, на основании сначала раскладывают арматурные стержни в двух взаимно перпендикулярных направлениях, оставляя за пределами захватки выпуски арматурных стержней, монтируют сетчатую опалубку на захватку и вяжут сетки нижнего, среднего и верхнего ярусов, скрепляя их вертикальными каркасами, затем в опалубку укладывают бетонную смесь подвижностью 18-24 см, следующего состава мас.%: цемент 12,5-14,5; заполнитель 70,5-78,5; модификатор на основе микрокремнезема, золы-уноса, пластификатора и регулятора твердения 0,5-2,0; вода - остальное, и раскладывают арматуру смежных захваток с расположением стержней сеток внахлестку с выпусками арматурных стержней забетонированной захватки, затем опалубку последовательно переставляют па смежные захватки и производят бетонирование захваток встык, при этом стык арматурных сеток располагают от технологического стыка на расстоянии не менее длины нахлестки стержней сеток.

Предлагаемый фундамент отличается от известного армированием, а именно наличием дополнительного среднего яруса сеток, обеспечивающего восприятие касательных напряжений от действия поперечных сил в середине сечения и снижающего ширину раскрытия наружных трещин, и расположением сеток всех ярусов внахлестку на расстоянии между центрами тяжести стыков не менее 1,5 длины нахлестки, что дает возможность получить квазидисперсное армирование, обеспечивающее трещиностойкость по всей толщине плиты, а также использованием монолитного бетона класса не ниже В 40, марки по водонепроницаемости не ниже W12 и тепловыделением не более 20 тыс. ккал/м³ из смеси подвижностью 18-24 см с низким расходом цемента, осадкой конуса 18-24 см, позволяющего получить плотную структуру по всему сечению фундамента при площади бетонирования до 50 тыс. м², а также расположением наружных сеток в поверхностном слое для обеспечения трещиностойкости на наружной поверхности.

Предлагаемый способ возведения фундамента отличается последовательностью операций, непрерывной раскладкой арматуры в смежных захватках с расположением стыков арматуры на расстоянии от технологических стыков, обеспечивающем запас прочности в зоне стыка и последовательным бетонированием смежных захваток встык бетонной смесью предлагаемого состава, обеспечивающего технологичность процесса, как в летнее, так и в зимнее время, при послойном и литьевом бетонировании захваток объемом до 1800 м³. Низкое тепловыделение предопределяется составом бетонной смеси, который характеризуется сочетанием низкого расхода цемента и присутствием добавок органо-минерального модификатора и замедлителя твердения бетона. Предлагаемый состав бетонной смеси с низким содержанием цемента обеспечивает термическую трещиностойкость за счет снижения экзотермии бетона при бетонировании массивного сооружения и упрощение проведения работ за счет высокой удобоукладываемости бетонной смеси повышенной жизнеспособности.

На фиг.1 показан разрез фундамента, на фиг.2 - схема расположения арматурных стыков, на фиг.3, 4 - схемы расположения арматурных стыков у технологических швов бетонирования.

Фундамент состоит из арматурных сеток 1 нижнего яруса, 2 - среднего яруса и 3 - верхнего яруса, которые соединены в пространственный каркас вертикальными каркасами 4 и тела бетона 5. Стержни сеток всех ярусов уложены внахлестку. Длина нахлестки стыкуемых стержней определяется в зависимости от расчетных сопротивлений арматуры и бетона, напряженного состояния бетона в зоне стыка и диаметра арматуры. Для арматуры класса А-111 в растянутой зоне плиты при бетоне класса В 40 нахлестка должна быть не менее 30d, где d - диаметр стержней. Соседние стыки внахлестку должны располагаться вразбежку так, чтобы расстояния между центрами тяжести стыков были не менее 1,5 (см. фиг. 2). Стыки стержней отдельных сеток у технологических швов бетонирования располагают на расстоянии не менее длины нахлестки согласно схемам на фиг. 3,4.

Для обеспечения проектных требований к бетону класса по прочности В 40, марки по водонепроницаемости W12 и тепловыделением не более 20 тыс. ккал/м³ в качестве добавки в бетонную смесь вводят органо-минералъный модификатор МБ-10-100С, содержащий смесь золы-уноса, микрокремнезема, суперпластификатор и замедлитель твердения (ТУ 5743-083-46854090-98 "Модификатор бетона МБ-С"). Этот состав обеспечивает сохранение пластичности в течение 2-х часов, регулирование скорости твердения при пониженной экзотермии и достижение бетоном заданных 28-суточных свойств. Наиболее интенсивно тепло выделяется в течение 7 суток твердения бетона, а максимальная температура в этом возрасте может быть в ядре блока.

Оптимальная с точки зрения обеспечения минимальных температурных напряжений и деформаций сооружения являются блоки бетонирования (захватки) объемом 750-850 м³, а учитывая насыщенность арматурой допускается увеличение до 1800 м³.

Способ возведения фундамента осуществляют следующим образом.

На подготовленном основании раскладывают продольные и поперечные стержни сеток нижнего яруса 1 в двух взаимноперпендикулярных направлениях, оставляя за пределами захватки выпуски арматурных стержней. Затем монтируют на захватку сетчатую опалубку из двух сеток "рабица", установленных со смещением ячеек относительно друг друга, и вяжут сетки нижнего 1, среднего 2 и верхнего ярусов 3, скрепляя их вертикальными каркасами 4. Арматурные сетки верхнего 3 и нижнего 1 ярусов укладывают попарно. В среднем ярусе 2 укладывают одну или две сетки. Шаг стержней наружных сеток ярусов 1, 3 равен половине шага стержней внутренних сеток. В зоне опирания колонн укладывают дополнительную сетку 6 с шагом, равным шагу наружной сетки. В верхнем и нижнем защитных слоях арматуры целесообразно размещать противоусадочные сетки с ячейкой 50•50 мм и диаметром 3-4мм для увеличения трещиностойкости. После сборки арматурного каркаса захватки в опалубку укладывают модифицированную бетонную смесь подвижностью 18-24 см, а на смежных захватках вяжут сетки, стыкуя стержни внахлестку с выпусками арматуры забетонированной захватки, при этом расстояние между соседними стыками стержней сеток должно быть не менее 1,5 длины нахлестки, а между стыком стержней сеток и опалубкой захваток не менее длины нахлестки стержней. Бетонную смесь приготавливают следующего состава, кг/м³: цeмeнт 350; модификатор МБ - 40; песок - 880; щебень - 950; вода - 170. Уход за бетоном организуют с учетом допустимой разности температур в ядре захватки и в поверхностном слое толщиной 25 см не более 30^oС. В случае превышения перепада температур поверхность блока и боковые грани технологического стыка покрывают утеплителем для создания "термоса" на 7 суток с момента окончания бетонирования. Последующее бетонирование смежных захваток должно быть не более чем через 4 часа. Боковые поверхности стыка должны быть очищены, смочены водой или эмульсией ПВА. Укладку бетонной смеси осуществляют послойно. Толщина слоя 35-40 см, вибрирование осуществляют глубинным вибратором. После набора бетоном распалубочной прочности опалубку снимают и монтируют на следующую захватку. Осуществляя таким образом непрерывный процесс бетонирования.

Пример. Монолитная железобетонная плита основания размером 450•103м, (45,8 тыс. м²). Объем бетона 98 тыс.м³, арматуры - 21 тыс. тонн.

Расход компонентов бетонной смеси на 1м³ бетонной смеси в кг: Цемент - 350 Модификатор МБ 10-100C - 40 Песок - 880 Щебень - 950 Вода - 170 Коэффициент вариации бетона 13,5%.

Приготовление бетонной смеси: продолжительность 3 мин., марка П4, температура +5 - +15^oС, класс В40, водонепроницаемость W12, продолжительность транспортирования не более 2-х часов.

Укладка в объеме захватки: продолжительность 8-24 ч, послойно по 30±5см, виброуплотнение, интервал между слоями 1,5-4,0 ч, температура смеси для нижнего слоя зимой +10-15^oС, в верхних +5+10^oС.

Выдерживание бетона: продолжительность 7-28 суток, перепад температур в ядре и на поверхности не более 30^oС, перепад температур поверхности и воздуха не более 15^oС, покрытие утеплителем на 7 суток зимой.

Предлагаемый фундамент и способ его возведения обеспечивает упрощение и сокращение сроков строительства уникальных сооружений за счет возможности непрерывного бетонирования густоармированных массивных фундаментов и исключения устройства температурных швов.

Источники информации 1. М.В. Берлинов. Основания и фундаменты.- М.: Высшая школа 1988 г., с. 102-110.

2. SU Авторское свидетельство 987033, кл. E 02 D 27/00, БИ 1, 1983 г. (прототип).

3. SU Авторское свидетельство 1283294, кл. E 02 D 27/00, БИ 2, 1987 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Фундамент, включающий монолитную бетонную плиту, армированную ярусами сеток и вертикальными каркасами, отличающийся тем, что для уникальных сооружений большой площади плита выполнена в виде соединенных встык захваток монолитного бетона класса не ниже В 40, марки по водонепроницаемости не ниже W 12 и тепловыделением не более 20 тыс. ккал/м³ из смеси подвижностью 18-24 см и армирована верхними, нижними и средними ярусами сеток, уложенных попарно внахлестку, причем шаг стержней наружных сеток ярусов равен половине шага стержней внутренних сеток, расстояние между соседними стыками стержней сеток не менее 1,5 длины нахлестки, а расстояние между стыком стержней сеток и технологическим стыком захваток не менее длины нахлестки стержней.

2. Способ возведения фундамента, включающий монтаж опалубки, раскладку арматуры, укладку бетонной смеси на захватку, твердение, распалубку и последующее последовательное бетонирование смежных захваток с образованием технологических стыков, отличающийся тем, что для уникальных сооружений большой площади на основании сначала раскладывают арматурные стержни в двух взаимно перпендикулярных направлениях, оставляя за пределами захватки выпуски арматурных стержней, монтируют сетчатую опалубку на захватку и вяжут сетки нижнего, среднего и верхнего ярусов, скрепляя их вертикальными каркасами, затем в опалубку укладывают бетонную смесь подвижностью 18-24 см следующего состава, мас.%: цемент 12,5-14,5; заполнитель 70,5-78,5; модификатор на основе микрокремнезема, золы-уноса, пластификатора и регулятора твердения 0,5-2,0; вода - остальное, и раскладывают арматуру смежных захваток с расположением стержней сеток внахлестку с выпусками арматурных стержней забетонированной захватки, затем опалубку последовательно переставляют на смежные захватки и производят бетонирование захваток встык, при этом стык арматурных сеток располагают от технологического стыка на расстоянии не менее длины нахлестки стержней сеток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4